换热器设计计算

换热器设计计算步骤1.管外自然对流换热2.管外强制对流换热3.管外凝结换热已知：管程油水混合物流量G(m3/d)，管程管道长度L(m)，管子外径do(m)，管子内径di(m)，热水温度t℃，油水混合物进口温度t1’,油水混合物出口温度t2”℃。1.管外自然对流换热1.1壁面温度设定首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值，tw℃，热水温度为t℃，油水混合进口温度为'1t℃，油水混合物出口温度为1t℃。w11t()2tt1.2定性温度和物性参数计算管程外为水，其定性温度为1()K℃21()2wttt管程外为油水混合物，定性温度为'2t℃''2111()2ttt根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值一般需要查出的为密度(3/kgm),导热系数(/())WmK，运动粘度2(/)ms，体积膨胀系数a1()K，普朗特数Pr。表1油水物性参数表水tρλvaPr10999.70.5740.0000013060.0000879.5220998.20.5990.0000010060.0002097.0230995.60.6180.0000008050.0003055.4240992.20.6350.0000006590.0003864.31509980.6480.0000005560.0004573.5460983.20.6590.0000004780.0005222.9970997.70.6680.0000004150.0005832.5580971.80.6740.0000003650.000642.2190965.30.680.0000003260.0006961.95100958.40.6830.0000002950.000751.75油tρλvaPr10898.80.14410.000564659120892.70.14320.000280.00069333530886.60.14230.000153185940880.60.14149.07E-05112150874.60.14055.74E-0572360868.80.13963.84E-0549370863.10.13870.00002735480857.40.13791.97E-0526390851.80.1371.49E-05203100846.20.13611.15E-051601.3设计总传热量和实际换热量计算0mvQCqtCqtvvCqtCqt油油水水C为比热容/()jkgK，vq为总体积流量3/ms，分别为在油水混合物中油和水所占的百分比，t油水混合物温差，mq为总的质量流量/kgs。实际换热量Q0QQ*1.1/0.90.9为换热器效率，1.1为换热余量。1.4逆流平均温差计算逆流平均温差ΔTn℃，maxminmaxlnminnttTtt其中maxt和mint分别为'1tt和1tt中较大的差值和较小的差值1.5换热系数的初选在计算中要对换热系数K进行迭代，因此现初选换热系数K’。则初选传热面积F’'*'nQFTK总管数为tN，'**toFNdL1.6管程换热系数2h计算从传热学角度，管程内部属于强制对流换热。管程流通面积2**224itdNa管程流速22*3600*24Gwa管程雷诺数2Reidw（的数值是按照1.2中油水混合物定性温度对应查得的数值）根据Re的大小判断管内油水混合物的流动状态为层流还是湍流一般Re104，即为湍流，Re104则为层流。(1)管内油水混合物换热状态为湍流换热0.80.023RePrnNu加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0.3(2)管内油水混合物换热状态为层流换热13RePr1.86()/iNuLd管程内换热系数2ihNud1.7壳程换热系数1h计算壳程的换热为自然对流换热32gatLGr相关物性参数见1.2查表计算所得，g为9.8.(Pr)nNuCGr常数C和n的选取见表2壳程换热系数1ehNud当管外为纵向冲刷ed为L，当管外为横向冲刷ed为0d1.8污垢热阻计算水侧油污20.00034r油水混合物油污10.00017r塑料导热系数10.8钢管导热系数43.61.9传热系数计算002121111iikddrrhdhd计算所得值和前面1.5设计选取进行对比，如果一致则即为所求答案，如果不一致，则把计算所得代入1.5，再次计算。2.0管板计算中心管排数0.501.1tNN管间距01.25sd管板直径00(1)4DssNd2.管外凝结换热1.1壁面温度设定首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值，tw℃，热水温度为t℃，油水混合进口温度为'1t℃，油水混合物出口温度为1t℃。w11t()2tt1.2定性温度和物性参数计算管程外为水，其定性温度为1()K℃21()2wttt管程外为油水混合物，定性温度为'2t℃''2111()2ttt根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值一般需要查出的为密度(3/kgm),导热系数(/())WmK，运动粘度2(/)ms，体积膨胀系数a1()K，普朗特数Pr。表1油水物性参数表水tρλvaPr10999.70.5740.0000013060.0000879.5220998.20.5990.0000010060.0002097.0230995.60.6180.0000008050.0003055.4240992.20.6350.0000006590.0003864.31509980.6480.0000005560.0004573.5460983.20.6590.0000004780.0005222.9970997.70.6680.0000004150.0005832.5580971.80.6740.0000003650.000642.2190965.30.680.0000003260.0006961.95100958.40.6830.0000002950.000751.75油tρλvaPr10898.80.14410.000564659120892.70.14320.000280.00069333530886.60.14230.000153185940880.60.14149.07E-05112150874.60.14055.74E-0572360868.80.13963.84E-0549370863.10.13870.00002735480857.40.13791.97E-0526390851.80.1371.49E-05203100846.20.13611.15E-051601.3设计总传热量和实际换热量计算0mvQCqtCqtvvCqtCqt油油水水C为比热容/()jkgK，vq为总体积流量3/ms，分别为在油水混合物中油和水所占的百分比，t油水混合物温差，mq为总的质量流量/kgs。实际换热量Q0QQ*1.1/0.90.9为换热器效率，1.1为换热余量。1.4逆流平均温差计算逆流平均温差ΔTn℃，maxminmaxlnminnttTtt其中maxt和mint分别为'1tt和1tt中较大的差值和较小的差值1.5换热系数的初选在计算中要对换热系数K进行迭代，因此现初选换热系数K’。则初选传热面积F’'*'nQFTK总管数为tN，'**toFNdL1.6管程换热系数2h计算从传热学角度，管程内部属于强制对流换热。管程流通面积2**224itdNa管程流速22*3600*24Gwa管程雷诺数2ihNud2Reidw（的数值是按照1.2中油水混合物定性温度对应查得的数值）根据Re的大小判断管内油水混合物的流动状态为层流还是湍流一般Re104，即为湍流，Re104则为层流。(3)管内湍流换热0.80.023RePrnNu加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0.3(4)管内层流换热13RePr1.86()/iNuLd管程内换热系数2ihNud1.7壳程换热系数1h计算壳程的换热为凝结换热0.252319.81.13()wrhttLr为对应蒸汽温度t下的气化潜热当蒸汽冲刷竖管壁，L为管长。当蒸汽横向冲刷，L为管道外径1.8污垢热阻计算水侧油污20.00034r油水混合物油污10.00017r塑料导热系数10.8钢管导热系数43.61.9传热系数计算002121111iikddrrhdhd计算所得值和前面1.5设计选取进行对比，如果一致则即为所求答案，如果不一致，则把计算所得代入1.5，再次计算。2.0管板计算中心管排数0.501.1tNN管间距01.25sd管板直径00(1)4DssNd3.管外强制对流换热3.1温度油水混合进口温度为'1t℃，油水混合物出口温度为1t℃。管外热水进口温度为'2t℃，管外热水进口温度为2t℃，3.2定性温度和物性参数计算管程外为水，其定性温度为1()K℃'2221()2ttt管程外为油水混合物，定性温度为'2t℃'1111()2ttt根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值一般需要查出的为密度(3/kgm),导热系数(/())WmK，运动粘度2(/)ms，体积膨胀系数a1()K，普朗特数Pr。表1油水物性参数表水tρλvaPr10999.70.5740.0000013060.0000879.5220998.20.5990.0000010060.0002097.0230995.60.6180.0000008050.0003055.4240992.20.6350.0000006590.0003864.31509980.6480.0000005560.0004573.5460983.20.6590.0000004780.0005222.9970997.70.6680.0000004150.0005832.5580971.80.6740.0000003650.000642.2190965.30.680.0000003260.0006961.95100958.40.6830.0000002950.000751.75油tρλvaPr10898.80.14410.000564659120892.70.14320.000280.00069333530886.60.14230.000153185940880.60.14149.07E-05112150874.60.14055.74E-0572360868.80.13963.84E-0549370863.10.13870.00002735480857.40.13791.97E-0526390851.80.1371.49E-05203100846.20.13611.15E-051603.3设计总传热量和实际换热量计算0mvQCqtCqtvvCqtCqt油油水水C为比热容/()jkgK，vq为总体积流量3/ms，分别为在油水混合物中油和水所占的百分比，t油水混合物温差，mq为总的质量流量/kgs。实际换热量Q0QQ*1.1/0.90.9为换热器效率，1.1为换热余量。3.4逆流平均温差计算逆流平均温差ΔTn℃，maxminmaxlnminnttTtt其中maxt和mint分别为''21tt和21tt中较大的差值和较小的差值3.5换热系数的初选在计算中要对换热系数K进行迭代，因此现初选换热系数K’。则初选传热面积F’'*'nQFTK总管数为tN，'**toFNdL3.6管程换热系数2h计算从传热学角度，管程内部属于强制对流换热。管程流通面积2**224itdNa管程流速22*3600*24Gw